JPH09236760A

JPH09236760A - 改善された微小機械変調器の方法及び装置

Info

Publication number: JPH09236760A
Application number: JP9018208A
Authority: JP
Inventors: Susanne C Arney; シー．アーニイスザンヌ; Dennis Stanley Greywall; スタンレイグレイウォールデニス; James A Walker; エー．ウォーカージェームス; Bernard Yurke; ユアクバーナード
Original assignee: LE-SENTO TECHNOL Inc; Lucent Technologies Inc
Current assignee: LE-SENTO TECHNOL Inc; Nokia of America Corp
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1997-01-31
Publication date: 1997-09-09
Anticipated expiration: 2017-01-31
Also published as: EP0788005B1; DE69736792T2; US5808781A; EP0788005A3; EP0788005A2; JP3784484B2; DE69736792D1; US5751469A

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は改善された微小機械変調器の方法及
び装置を提供する。【解決手段】改善された変調器及びその変調器の作製
方法が、明らかにされている。円形が好ましい薄膜が、
薄膜と基板の間に、変調器空胴を形成する間隙が生じる
ように、基板の一領域上に、形成される。薄膜は空胴上
に、連続した表面を形成する。具体的には、薄膜は別々
の支持アームによっては支持されず、変調器空胴を越え
て延びる。薄膜の動きを抑える助けとなり、変調器形成
中、下の層への接近を可能にするように、薄膜中に孔を
形成するのが好ましい。本方法に従うと、変調器は基板
と薄膜の間に間隙を生じる手段を形成し、薄膜を形成
し、間隙を生じる手段を除去する助けとなる横方向導管
を形成し、最後に、間隙を作る手段を除去することによ
り、形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の分野】本発明は微小機械光変調器に係る。より
具体的には、本発明は円形薄膜を用いた微小機械光変調
器に係る。

【０００２】

【関連出願の相互引用】本出願は審査中の米国特許、１
９９４年１月２７日出願のＳ．Ｎ．０８／１８７，６７
６号、１９９４年７月２９日出願のＳ．Ｎ．０８／２８
３，１０６号、１９９５年６月７日出願のＳ．Ｎ．０８
／５７８，５９０号、１９９５年６月７日出願のＳ．
Ｎ．０８／４７９，４７６号、１９９５年１２月２６日
出願のＳ．Ｎ．０８／５７８，１２３号と関連してい
る。これらすべては、本発明の権利者と、権利者を同じ
にする。

【０００３】

【発明の背景】光波長分割多重送信回路網において、高
いコントラストと広い光帯域幅をもつ安価な光変調器を
有することが、望ましい。１つの可能性のある適切な光
変調器は、垂直面微小機械変調器である。このデバイス
は、典型的な場合、薄膜及び基板である２つの材料層に
より規定された可変空気間隙を有する。薄膜を動かすこ
とにより、空気間隙を変えると、デバイスの光学特性が
変る。典型的な場合、そのような変調器は、２つの異な
る薄膜位置に対応する２つの状態を有する。１つの状態
において、変調器に入射する光エネルギーの最小部分
が、表面に垂直な方向に戻る。第２の状態において、入
射光エネルギーの著しく大きな部分が、そのように向け
られる。上述の変調器は典型的な場合、静電的力によ
り、動かされる。すなわち、空気間隙が変えられる。

【０００４】典型的な従来技術の変調器は、支持アーム
により、基板上に支持された長方形の中央領域を有する
均一な厚さの薄膜を用いる。たとえば、アラタニ（Ａｒ
ａｔａｎｉ）ら、“シリコン中の同調可能な干渉アレイ
用面微小機械ビームのプロセス及び設計”、プロシーデ
ィング、アイ・イー・イー・イーマイクロ、エレクトロ
メカニック・ワークショップ（Ｐｒｏｃ．ＩＥＥＥＭ
ｉｃｒｏ．ＭｌｅｃｔｒｏＭｅｖｈ．Ｗｏｒｋｓｈｏ
ｐ）、フィート・ローダデール、フロリダ、１９９３年
２月７〜１０日、２３０〜２３５頁を参照されたい。先
に述べた参照文献とともに、本明細書で述べる他の文
献、特許出願及び特許は、すべてここに参照文献とし
て、含まれている。

【０００５】先に述べた変調器の支持アームはまた、通
常の形は長方形で、それらが支えている薄膜部分に比
べ、比較的狭い。中央領域と支持アームの長方形から生
じる鋭い角と、比較的狭い支持アームのため、非常に高
い応力が、支持アーム中に集中しうる。そのような応力
は、支持アームに損傷を与え、変調器を動作不能にする
可能性がある。

【０００６】従って、応力集中を最小にし、変調器の信
頼性と特性を改善し、更に変調器の作製とパッケージ作
製を簡単化する改善された薄膜設計の必要性がある。

【０００７】

【発明の要約】新しい薄膜形態を用いた改善された微小
機械変調器及び変調器の作製方法が、明らかにされてい
る。一実施例において、好ましくは円形である薄膜は、
空胴を形成する薄膜及び基板間に、間隙が生じるよう
に、基板の一領域上に、形成される。薄膜は空胴上に、
連続した表面を形成する。具体的には、薄膜は別々の支
持アームによっては支持されず、空胴の縁を越えて延び
る。従って、薄膜はドラムヘッドカバーが、ドラムの気
体を被覆するのと同じように、空胴を被覆する。好まし
くは、薄膜の動きを弱めるため、薄膜中に孔を形成す
る。また、以下に述べるように、孔は変調器作製中、用
いられる。

【０００８】本発明に従う変調器は、既知の堆積及びパ
ターン形成技術を用いて、形成してよい。一実施例にお
いて、少くとも１つの材料層をシリコン基板上に堆積さ
せ、パターン形成し、間隙が形成される部分に、好まし
くは円形の裸の基板領域を、規定する。すなわち、変調
器空胴を規定する。出来た変調器は、円形領域内の裸の
基板を、熱的に酸化するのに適した条件に、露出され
る。酸化条件は基板内の酸化の横方向及び垂直方向の量
を、精密に限定するよう、制御される。このようにし
て、得られる間隙の厚さ及び変調器空胴の寸法は、精密
に規定される。

【０００９】急速にエッチング可能な材料層を、酸化さ
れたシリコン上に堆積させる。そのような材料は、下の
酸化物よりはるかに速く、エッチングできる。急速にエ
ッチング可能な層は、薄膜に選択された形にパターン形
成され、次に薄膜形成の材料層を堆積させ、好ましくは
円形にパターン形成する。

【００１０】この薄膜形成中、薄膜を完全に貫いて延び
る小さな孔が形成される。上述のように、そのような孔
は薄膜の振動を弱める動きをし、間隙を形成する次の工
程で除去しなければならない急速にエッチング可能な層
及び酸化されたシリコンのような下の層への通路にもな
る。光学窓を形成する薄膜の中心付近の領域には、孔は
置かない。もし薄膜が非導電性なら、導電性材料の層を
薄膜上に堆積させ、光学窓は被覆しないままにする。

【００１１】薄膜中の孔を通して、エッチングを行う。
エッチングにより、最初急速にエッチングされる層が、
とり除かれる。一度除かれると、酸化物層と薄膜の間
に、横方向の導管が存在し、それによって酸化物層の全
表面上に、エッチング液が流れるようになる。酸化物の
表面上に流れた後、エッチングは酸化物を貫いて、本質
的に垂直方向に進む。この目的のために横方向の導管を
作ることは、特に有利である。もし、導管が形成されな
いように、急速にエッチングできる層が存在しないな
ら、エッチングは光学窓のように孔がない薄膜の領域下
で、ある程度横方向に進むであろう。酸化された基板は
直径すなわち変調器空胴の寸法は３５０ミクロンの大き
さで、かつ典型的な場合、厚さが１ミクロンかそれ以下
であるから、垂直方向のエッチングは横方向のエッチン
グより、はるかに急速に完了する。下の酸化物がエッチ
ングされている間、薄膜形状は浸食されやすいから、そ
のような急速なエッチングは望ましい。酸化物層を除去
すると、間隙が生じ、従って変調器が形成される。

【００１２】

【好ましい実施例の詳細な記述】図１及び２は本発明に
従う微小機械変調器１の好ましい実施例を示す。図１に
示されるように、デバイスは基板１０及び薄膜１５を含
む。

【００１３】薄膜１５及び基板１０は相互に離れ、それ
らの間に間隙２０を規定する。好ましい実施例におい
て、複数の孔１４が薄膜中に形成され、好ましくは図２
に示されるように、半径方向に配置される。孔１４は薄
膜の振動を弱める働きをし、本明細書中で後に述べるよ
うに、変調器作製中用いられる。孔１４は薄膜１５中に
パターン形成され、中央に配置された領域１６の外から
始まり、薄膜１５の縁１９の方向へ広がる。中央に配置
された領域１６は、“光学窓”を形成する。光学窓は典
型的な場合、光信号２を変調器に導く光導波路又はファ
イバとともに、光通信の中にある。孔が薄膜の光学窓領
域にあると、変調器１の光学特性に悪影響を及ぼすた
め、その領域には孔１４はない。

【００１４】典型的な変調器設計と異なり、本発明の変
調器は、個別の支持アームによっては、支持されていな
い。そうではなくし、薄膜１５はそのような縁のほとん
どに沿って、変調器空胴２１の縁と重なる。好ましい実
施例において、薄膜１５は縁に沿った本質的に各点にお
いて、変調器空胴２１の縁と重なる。そのような構成に
より、狭い支持アーム中及び鋭い角の付近に生じうる応
力の集中が減る。高応力点は、破損の核形成位置として
働く。そのような破損により、変調器は破損する。

【００１５】好ましい実施例において、薄膜１５は図２
に示されるように、円形である。そのような円形薄膜に
は、上述のような応力集中がなく、そうであい場合に生
じうるより高い応力レベルをもつよう、作製できる。そ
のような高応力薄膜を用いた変調器は、低応力薄膜を用
いた変調器より、高い共振周波数とより高いビットレー
トを有するであろう。

【００１６】基板１０及び薄膜１５は、バイアス信号が
それらの間に印加され、静電気力を生じるように、好ま
しくは導電性であることが適している。この力により、
図３に示されるように、薄膜１５は基板の方に動く。薄
膜がそのバイアスされていない位置から動くとともに、
入射光信号２に対する変調器の反射率が変る。具体的に
は、第１の実施例において、変調器１は薄膜がそのバイ
アスされない位置にある時、反射率は最小である。変調
器の最小反射率は、ゼロが好ましい。薄膜がそのバイア
ス位置に動くとともに、変調器はその最大反射率を示す
のが好ましい。第２の実施例において、変調器は薄膜が
そのバイアスされない位置にある時、最大反射率を示
す。薄膜がそのバイアス位置に動くとともに、変調器は
最小反射率を示すのが、好ましい。第２の実施例の場合
も、最小反射率はゼロが好ましい。

【００１７】バイアス信号は制御された電圧源２９によ
り、供給できる。制御された電圧源２９との電気的接続
を容易にするため、基板１０上に接触３１を形成しても
よい。制御された電圧源もまた、薄膜１５に電気的に接
続される。変調器は半導体チップ又はウエハ上に、適切
に形成することができる。

【００１８】基板１０は動作光帯域に渡って透明又は吸
収性の導電性材料で形成するのが好ましい。適当な材料
にはシリコン、ガリウムひ素、インジウムリン、ゲルマ
ニウム、又はインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）被覆ガ
ラスが含まれるが、それらに限定はされない。もし、半
導体を基板に用いるなら、適切にドーピングする必要が
ある。たとえば、もし基板がシリコンなら、典型的な場
合、リン又はホウ素である任意のＩＩＩ族又はＶ族元素
をドーピングするのが好ましい。そのようなドーピング
により、デバイス速度が増す。

【００１９】もし、基板が本発明に従う変調器用には十
分導電性でない材料で形成されるなら、適当な材料で基
板をドーピングすることにより、導電性は増すか与えら
れる。ドーピング法には、イオン注入、選択成長及び当
業者には周知の他の方法が含まれる。

【００２０】薄膜１５は変調器の動作波長において透明
である材料の単一の層から成るのが好ましい。もし、基
板１０がシリコンなら、それは好ましい材料で、薄膜１
５はシリコン窒化物が好ましい。本発明の改善された変
調器は、各種の異なる動作原理の任意の１つに基いてよ
いことを、理解する必要がある。従って、本発明の変調
器の薄膜の好ましい又は必要な特性は、選択された動作
原理の関数として、変化してよい。たとえば、もし本発
明の変調器が、米国特許出願Ｓ．Ｎ．０８／１８７，６
７６号、Ｓ．Ｎ．０８／２８３，１０６号、Ｓ．Ｎ．０
８／５７８，５９０号及びＳ．Ｎ．０８／４７９，４７
６号の教えに従う少くとも１つの四分の一波長厚薄膜な
ら、薄膜１５は更に、基板１０の屈折率の平方根にほぼ
等しい屈折率を、特徴とする。しかし、もし変調器が米
国特許出願Ｓ．Ｎ．０８／５７８，１２３号に述べられ
ている位相不整ファブリーペロー空胴変調器なら、薄膜
１５は基板１０の屈折率の平方根より大きな屈折率を、
特徴とする。本発明に従う薄膜１５は、他の変調器設計
には、他の特性をもつ必要が生じる可能性のあること
が、認識されるであろう。そのような違いは障害になら
ず、本発明に従う変調器のすべての実施例は、変調器空
胴の縁と重なる薄膜をもつ。ある種の好ましい実施例に
おいては、そのような薄膜は円形形状をもってよく、加
えて、減衰孔を有してよい。

【００２１】先に述べたように、もし薄膜１５が本発明
に従う変調器に適した導電性を持たないなら、図１、２
及び３に示されるように、導電性材料の層３０をその上
に堆積させてよい。もし薄膜１５がドープされたアモル
ファス又は多結晶シリコン又はＩＴＯのような適切な導
電性材料から成るなら、導電層３０は必要ないことを、
認識する必要がある。導電層３０を形成するために、任
意の適切な導電性材料を用いてよく、それらにアルミニ
ウム、白金、タングステン、導電性シリコン、ＩＴＯ、
金又はクロム／金又はチタン／金といったこれら材料の
合金が含まれるが、それらには限定されない。更に、シ
リサイド又は適切にドープしたアモルファスシリコン又
は多結晶シリコンが、導電層として用いるのに適してい
る。もし、導電層３０が変調器の動作帯域に渡って、光
学的に不透明なら、光学窓を形成する薄膜１５の中央に
位置する領域１６上に、それを配置してはならない。

【００２２】先に述べたように、本発明に従う改善され
た変調器は、各種の動作原理のいずれか１つに基いてよ
い。従って、薄膜１５の厚さ及び間隙２０の寸法は、選
択される動作原理とともに、変ってよい。そのようなパ
ラメータは、選択される動作原理に基いた変調器の記述
を参照することにより、決められる。たとえば、米国特
許出願Ｓ．Ｎ．０８／１８７，６７６号、Ｓ．Ｎ．０８
／２８３，１０６号、Ｓ．Ｎ．０８／５７８，５９０
号、Ｓ．Ｎ．０８／４７９，４７６号及びＳ．Ｎ．０８
／５７８，１２３号を参照されたい。

【００２３】先に述べたように、薄膜１５は複数の孔１
４を含む。図２に示された実施例において、孔１４は複
数の半径１８に沿って配置される。好ましい実施例にお
いて、孔は正方形又は六角形のアレイに沿って、配置す
る必要がある。孔は薄膜１５の減衰を最適化するような
寸法と間隔にする。

【００２４】最大減衰は、孔１４間の距離ｄが次式で与
えられる時、得られる。〔１〕ｄ＝２〔（Ｐｈ²）／（１２πμ_effｆ）〕
^0.5 ここで、Ｐは薄膜１５を動かす気体の圧力；ｈは薄膜と
基板間の距離、すなわち間隙２０の距離、ｆは変調器の
自然共振周波数及びμ_effは実効気体粘性である。実効
気体粘性は、気体粘性μを用いて、次式により表わされ
る。〔２〕 μ_eff＝μ／｛１＋〔６（２−σ）λ／σ
ｈ）｝ここで、σは以下で更に述べる適応係数、λは気体の平
均自由行程である。以下の例では、薄膜１５中の孔１４
について、間隔ｄを計算するのに、上の式を用いてい
る。

【００２５】以下の例で、変調器を囲む気体は、温度２
０℃、圧力１気圧と仮定してある。更に、変調器は１Ｍ
Ｈｚの動作周波数と薄膜及び基板間の間隙１ミクロンを
もつように、設計されている。適応係数σは表面がそれ
に衝突した気体分子を、どの程度効果的に散乱するかと
いう尺度である。適応係数は典型的な場合、ほぼ１の値
を有し、この値をここの例に用いる。一般的な温度及び
圧力条件において、空気の平均自由行程λは０．０９ミ
クロンで、空気の粘性は１．８×１０^-4ｇ／ｃｍ・ｓで
ある。上の値を〔２〕に代入すると、μ_effは１．２×
１０^-4ｇ／ｃｍ・ｓとなる。圧力Ｐは１×１０⁶ｄｙｎ
／ｃｍ²で周波数は１×１０⁶Ｈｚである。上の値を
〔１〕に入れると、ｄは２８ミクロンになる。

【００２６】孔１４の直径は薄膜及び基板間の間隙の約
２ないし約４倍すなわち約２ｈないし約４ｈの範囲にす
べきで、孔の間隔ｄの約３分の１を越えてはならない。
従って、先の例では、適切な孔の直径は、約２ミクロン
ないし約４ミクロンでよい。

【００２７】式〔１〕は最大薄膜減衰に対する孔間隔を
与える。しかし、与えられた用途の仕様に依存して、最
大に減衰する薄膜は、最適に減衰した薄膜とは限らな
い。たとえば、計算された孔間隔及び孔寸法は、過剰に
減衰する薄膜を生じる可能性がある。減衰は品質係数Ｑ
を約０．７ないし０．８にすることにより最適化され、
それによって変調器は最も高いビットレートを生じる。
当業者には周知の方法で計算できる品質係数は、薄膜の
減衰の逆数に比例する。従って、減衰が増すとともに、
Ｑは比例して減少する。減衰は薄膜１５中の孔１４の数
を減少させることによって、減少させられる。具体的に
は、孔はＱの所望の増加に比例して、減少させるべきで
ある。

【００２８】式〔１〕から、変調器空胴に用いる気体の
型及びその圧力は、薄膜の減衰に影響を与えることが、
認識されるであろう。一般に、気体が重いほど、軽い気
体より、減衰は大きい。たとえば、キセノンはヘリウム
より減衰を与える。このように、減衰は変調器空胴に用
いる気体の圧力を調整し、気体の型を変えることによ
り、調整できる。

【００２９】円形薄膜の共振周波数ｆは、以下の式で決
められる。ｆ＝０．７６６／Ｄ（Ｓ／ρ）^1/2 ここで、
Ｓは薄膜中の応力、ρは薄膜の平均密度、Ｄは薄膜の直
径、従って変調器空胴２１のような変調器空胴の直径で
ある。薄膜の応力Ｓ及び密度ρの計算において、導電層
３０及び他の層の存在を、考慮すべきである。最適減衰
において、変調器ビットレートは薄膜１５の共振周波数
の約２倍である。

【００３０】上の式は、単に薄膜材料を選択し、薄膜の
密度を計算し、次にＤに対して解くことにより、与えら
れたビットレートで動作する変調器に対する薄膜１５又
は変調器空胴２１の寸法を決るために、使用できる。た
とえば、本発明に従う薄膜の直径は、６００メガパスカ
ル（ＭＰａ）の応力Ｓ及び１立方センチメートル当り
３．１グラム（ｇ／ｃｃ）の密度ρを有するシリコン窒
化物薄膜を基本に、薄膜共振周波数の関数として、以下
のように与えられる。

【表１】

【００３１】光学窓１６の直径は、約１０ないし１５０
ミクロンの大きさが適当な範囲で、薄膜１５の大きさに
あわせることができる。光学窓１６は変調器に光信号を
導き、それから光信号を受ける光ファイバを有する光通
信を容易にする寸法にするのが好ましい。光学窓１６の
最大直径は、薄膜直径の約３５パーセントが好ましい。
従って、上の例の場合、３ＭＨｚ（６Ｍｂｉｔ／秒）変
調器は４０ミクロン径の光学窓をもつように作ることが
できる。もし、上の例より応力の高いシリコン窒化物を
用いるなら、より大きな光学窓を適合させ、光ファイバ
との位置合わせを更に簡単化させることができる。

【００３２】ここに述べた変調器を形成するための本発
明に従う方法について、以下で述べる。その方法は
（１）基板及び薄膜間に間隙を生じさせる手段を形成す
ること、（２）薄膜を形成すること、（３）間隙を生じ
させる手段をとり除く助けとなる横方向導管を形成する
こと及び最後に、（４）間隙を生じさせる手段をとり除
くことを含む。工程（３）及び（４）はふつう順次行わ
れるが、得られる変調器にエッチング液を導入すること
により、両方の工程を単一の工程で行うこともできる。
本方法の実施例の更に詳細について、以下に述べる。

【００３３】ウエハの形でよい基板１０は以下の説明の
ため、シリコンであると仮定する。基板１０はたとえば
リン又はホウ素で適当にドーピングし、清浄化されてい
るというように、適切に準備されていると仮定する。一
実施例において、材料の空胴規定層１２ａを、図４に示
されるように、基板１０上に堆積させる。層１２ａは以
下の説明のため、シリコン窒化物であると仮定する。当
業者には、層１２ａとして異なる材料を用いるなら、た
とえば異なるエッチング液を用いるといったように、以
下のプロセスは修正する必要が生じうることが、認識さ
れよう。そのような修正は、当業者の能力内にある。

【００３４】シリコン窒化物の層１２ａは、低圧化学気
相堆積（ＬＰＣＶＤ）を用いて堆積させるのが、好まし
い。ＬＰＣＶＤは、当業者にはよく知られている。シリ
コン窒化物は約８００°ないし８４０℃の範囲の温度
で、堆積させる。そのように堆積させたシリコン窒化物
は、約１０００ＭＰａの引張り応力を有する。層１２ａ
は典型的な場合、約１０００ないし１５００オングスト
ローム（Å）の厚さに堆積させる。堆積後、層１２ａは
光空胴２１のような光空胴の形に、パターン形成され
る。

【００３５】層１２ａをパターン形成するために、標準
的なフォトリソグラフィ技術を用いてよい。それが図５
〜８に示されている。図５に示されるように、たとえば
フォトレジスト又は光で規定できるポリイミドのような
選択的に浸食可能な材料の層３５を、層１２ａ上に堆積
させる。層３５を典型的な場合、紫外光である適当な放
射に露出させることにより、層の露出された領域の溶解
度を、変化させる。浸食可能な材料の性質に保存して、
露出により、溶解度は増加又は減少する。露出後、浸食
可能な材料は“現像され”、より溶解性の浸食可能な材
料をとり除く溶媒で、処理される。図６に示されるマス
ク３７のような適切なパターン形成されたマスクを、層
３５の領域が選択的に露出できるように用いる。そのよ
うな選択的な露出により、マスクのパターンが下の層中
に再生され、それらの層中に、所望の形状を形成する。
たとえば、マスク３７はそのような放射に対し、透明又
は不透明な円形領域３８を有し、領域３９は浸食可能な
材料の性質に依存して、反対の性質をもつ。マスク３７
を通して層３５が選択的に照射されると、層３５の円形
領域は周囲の領域より高い溶解度をもつようになる。次
に、より溶解度の高い材料を除去するために、溶媒が与
えられ、層３５を貫いて延び、層１２ａで止る円形領域
が生じる。パターン形成された層３５は層１２ａをパタ
ーン形成するための型板として働く。

【００３６】層１２ａは適当なエッチング技術を用い
て、エッチングされる。たとえば、もし層１２ａがシリ
コン窒化物なら、それはプラズマイオンエッチング又は
たとえばＣＦ₄、ＣＨＦ₃又はＳＦ₆のようなフッ化物
を用いた反応性イオンエッチングのような乾式エッチン
グを用いて、エッチングできる。当業者に周知の他の適
当なエッチング法を、代りに用いてもよい。層１２ａの
エッチング後、得られる変調器が、図７に示されてい
る。層１２ａをエッチングすることにより、変調器空胴
２１が規定される。明瞭にするため、パターン形成前、
変調器形成層はたとえば層１２ａと指定する数字ととも
に、“ａ”を印す。パターン形成後、たとえば層１２と
いうように、“ａ”という印は落す。

【００３７】残った浸食可能な材料３５は、溶媒又は硫
酸と過酸化水素の混合物（“ピラニア”）又はプラズマ
灰化を用いて、パターン形成された層１２から、除去さ
れる。図８は空胴規定層１２から浸食可能な材料３５が
除去された得られる変調器を示す。便宜上、浸食可能な
材料を堆積させ、パターン形成し、現像し、エッチング
して除去する上で述べた工程を、ここでは一括して“パ
ターン形成”とよぶことにする。

【００３８】次に、シリコン基板及び空胴規定層１２は
当業者には周知の水蒸気、湿式又は乾式法を用いて、熱
的に酸化する。水蒸気酸化を用いるのが、好ましい。酸
化温度は約９５０°ないし約１１５０℃の範囲が好まし
い。酸化の横方向の量は、層１２中の開孔によって規定
され、開孔は更に変調器空胴２１を規定する。酸化の垂
直方向の量は、シリコンが酸化雰囲気に露出される時間
の関数である。シリコンの選択された部分を酸化する上
述の方法は、シリコンの局所酸化（ＬＯＣＯＳ）とよば
れる。ＬＯＣＯＳは当業者には、よく知られている。

【００３９】酸素がシリコンと結合するとともに、体積
膨張が起る。その結果、ＬＯＣＯＳ酸化物４０の約二分
の一が、図９ａに示されるように、最初のシリコン表面
の上に成長する。更に、酸化は変調器空胴２１をある程
度越えて進み、ＬＯＣＯＳ酸化物４０の各端部で、特徴
的な“バーズビーク”形状を生じる。図９ａに示される
ように、ＬＯＣＯＳ酸化物は空胴規定層１２のわずかな
部分を、持ち上げる。“パッドオキサイド”と呼ばれる
図９ｂに示された酸化物の層１１は、ＬＯＣＯＳ酸化物
４０が空胴規定層１２下で、それ自身を横に押し、応力
を解放するために用いてよい。パッドオキサイド１１は
ＬＯＣＯＳ酸化物４０が押し入るにつれ、層１２下で流
れると信じられている。もしパッドオキサイド１１が存
在するなら、それは層１２ａを堆積させる前に、堆積又
は成長させる。ＬＯＣＯＳ酸化物４０の厚さは、薄膜１
５がバイアスされない状態にある時の間隙２０の大きさ
を、基本的に決るものである。このように、基板及び薄
膜間に間隙を生成させるための間隙決定層又は手段が形
成される。

【００４０】ＬＯＣＯＳ酸化物４０が適当な厚さに成長
した後、急速にエッチング可能な層４２ａを堆積させ
る。層４２ａはＬＯＣＯＳ酸化物４０に比べ、非常に短
時間でエッチングされる材料で、形成される。好ましい
実施例において、材料はフッ化水素酸（ＨＦ）又は緩衝
ＨＦ（ＢＨＦ）又は希釈ＨＦ又は希釈ＢＨＦ中で、非常
に短時間でエッチングされるガラスである。適当なガラ
スには、リンシリケートガラス（ＰＳＧ）、ホウ素−リ
ン−テトラオルト珪酸（ＢＰＴＥＯＳ）が含まれる。プ
ラズマ促進化学気相堆積シリコン窒化物又はシリコン酸
化物又はスピン−オン−ガラスが、急速にエッチング可
能な層として、使用できる。別の好ましい実施例におい
て、本明細書中で後により詳細に述べるように、急速に
エッチング可能な層はアモルファスシリコン又は多結晶
シリコンでよい。選ぶ材料にかかわらず、層４２ａは均
一な厚さを有する平滑な層として、堆積させるのが好ま
しい。

【００４１】もし、層４２ａがガラスなら、ＬＰＣＶＤ
を用いて低温で堆積させるのが好ましい。堆積温度は約
４５０℃が好ましい。層４２ａは約５００ないし約５０
００Åの範囲の厚さに堆積させるのが好ましい。次に、
その密度及びエッチング特性を制御するため、たとえば
９００℃で１時間、窒素中でアニールしてもよい。堆積
後、層４２ａは先に述べた標準的なフォトグラフィ工程
を用いて、パターン形成される。

【００４２】図１１に示されるように、パターン形成さ
れた急速にエッチング可能な層４２は、空胴規定層１２
のそり返った端部１３より、わずかに大きいことが好ま
しい。あるいは、急速にエッチング可能な層４２は端部
１３よりわずかに小さく、ＬＯＣＯＳ酸化物４０の上部
表面が、完全に被覆されないようにしてもよい。急速に
エッチング可能な層４２ａを堆積することによって、以
下でより詳細に述べるように、下のＬＯＣＯＳ酸化物の
表面全体に、エッチング溶液を分布させるための横方向
導管４３の形成が容易になる。そのような特徴は、特に
有利である。

【００４３】次に、図１２に示されるように、薄膜形成
層１５ａを、堆積させる。薄膜形成層１５ａはＬＰＣＶ
Ｄを用いて堆積させたシリコン窒化物が好ましい。薄膜
形成層１５ａは薄膜１５に必要な厚さに、堆積させる。
先に述べたように、薄膜の厚さは先に述べた特許明細書
の教え又は変調器の選択された動作原理に適した他の参
照文献に従って、決められる。更に、薄膜形成層１５ａ
の屈折率及び応力は、制御される。先に述べたパラメー
タを適切に制御することは、当業者の能力の範囲内であ
る。

【００４４】薄膜形成層１５ａは標準的なフォトリソグ
ラフィ・プロセスを用いて、薄膜１５にパターン形成す
るのが好ましい。図１３及び１４に示される複数の孔１
４は、先に述べた工程中、薄膜１５にパターン形成され
る。薄膜形成層１５ａは“使用されている部分を”除去
する必要はない。即ち、変調器空胴２１を越えて除去す
る必要はないことに、注意すべきである。もし必要な
ら、図１５に示される導電性材料の層３０ａを、パター
ン形成された薄膜１５上に、堆積させる。次に、層３０
ａをパターン形成する。あるいは、層３０ａは下の薄膜
形成層１５ａのパターン形成前に、堆積できる。更に好
ましい実施例において、層３０ａは以下で述べるよう
に、解放エッチング工程後、堆積し、パターン形成でき
る。

【００４５】図１６に示されるように、導電性材料は薄
膜１５より寸法が小さく、孔１４に隣接した薄膜の部分
が、導電層３０により被覆されないことが好ましい。も
し、導電性材料が光学的に不透明なら、それは薄膜１５
の光学窓内には、堆積してはならない。当業者は、層３
０は“リフトオフ”法を用いて、直接パターン形成でき
ることを、認識するであろう。

【００４６】導電層３０は図１７に示されるように、薄
膜１５を越えて、領域２３まで延びるのが好ましい。制
御された電圧源２９は領域２３中の導電層３０に、電気
的に接続するのが好ましい。領域２３は任意の適当な形
にパターン形成してよいことが、認識されるであろう。
基板１０を制御された電圧源２９に、電気的に接続する
ために、導電層３０の堆積及びパターン形成中に、接触
３１を基板上に堆積させ、パターン形成できる。

【００４７】間隙２０を形成するために、薄膜１５の下
にある急速にエッチング可能な層４２及びＬＯＣＯＳ酸
化物４０を、除去しなければならない。この工程は“解
放”エッチングとよばれる。なぜなら、下の層が除去さ
れた後、薄膜１５は解放される、すなわち自由に動ける
からである。もし、急速にエッチング可能な層４２が、
好ましいガラスの１つで形成されるなら、エッチング液
はＨＦ、ＢＨＦ又は希釈されたＨＦ及びＢＨＦが好まし
い。これらの好ましいエッチング剤は、選んだ材料及び
エッチング槽内に入れる時間に依存して、導電層３０及
び薄膜１５といった変調器の他の形状を浸食する可能性
がある。導電層３０上にフォトレジストの保護槽を堆積
させるのは好ましいが、フォトレジストはエッチング時
間が長くなると、ＨＦ又は希釈ＢＨＦ中でも、下の材料
から持ち上る。先に述べたように、導電層３０の劣化
は、解放エッチングの後、導電層３０を堆積し、パター
ン形成することにより、避けられる。

【００４８】支持アームにより支持された薄膜を有する
変調器と同様に、エッチング液は本変調器の薄膜１５の
下の層には、導かれないことを、認識するであろう。具
体的には、典型的な変調器の支持アーム間に、通常十分
な大きさの空間があり、エッチング液は薄膜下の層に導
かれる。しかし、本変調器において、薄膜１５は光学空
胴を、完全に被覆する。従って、エッチング液は異なる
方式で薄膜下の層に、導かなければならない。本発明の
一実施例において、エッチング液は薄膜１５中の孔を通
して、下の層に導かれる。変調器の形態に依存して、他
の層を貫く孔といったエッチング液を導く他の技術又は
手段を、適切に用いてよい。

【００４９】図１８ａは急速にエッチング可能な層４２
なしに形成される変調器を示す。光学窓には孔がないか
ら、薄膜の光学窓部分の下から、ＬＯＣＯＳ酸化物４０
を除去するため、エッチングは本質的に横方向に進まな
ければならない。先に述べたように、光学窓は直径が約
１５０ミクロンもの大きさであるから、変調器はこの半
径の半分をエッチングするための時間、エッチングを保
たなければならない。なぜなら、この領域はその縁の周
囲全体がエッチングされなければならないからである。
層４２のような急速にエッチング可能な層を、薄膜１５
の下、ＬＯＣＯＳ酸化物４０の最上部に置くことによ
り、急速にエッチング可能な層４２がエッチング除去さ
れるとともに、横方向導管４３が形成される。このよう
に、図１８ｂに示されるように、エッチング液はＬＯＣ
ＯＳ酸化物４０の表面上に流れることができ、従ってＬ
ＯＣＯＳ酸化物を本質的に垂直方向にエッチングする。
ＬＯＣＯＳ酸化物４０の厚さ及び横方向導管４３の厚さ
に等しい間隙は、典型的な場合、変調器空胴の直径よ
り、はるかに小さい。たとえば、変調器の一実施例にお
いて、間隙２０は動作波長の約４分の１、又は約３３０
０オングストロームが好ましい。別の実施例において、
間隙は約１．１ミクロンである。従って、垂直に進むエ
ッチングは、横方向に進むエッチングより短い時間で、
ＬＯＣＯＳ酸化物４０を除去し、導電層３０及び保護さ
れない光学窓といった変調器の永続的な形状に対する損
傷は小さい。ＬＯＣＯＳ酸化物４０が除去されるにつ
れ、図１９に示されるように、間隙２０が形成される。

【００５０】薄膜１５の形は、変調器空胴２１に最も近
い層１２の反りかえった端部上に上昇するとともに、薄
膜１５に対して“弾性”を与える。薄膜１５のこの領域
の形は、層１２下のＬＯＣＯＳ酸化物４０の侵入度を調
整することにより、薄膜にそのような弾性をより多く又
は少く与えるように、調整できる。層１２下のＬＯＣＯ
Ｓ酸化物４０の侵入度は、当業者には周知のように、Ｌ
ＯＣＯＳプロセスを変えることにより、制御できる。

【００５１】ここで示し、述べた実施例及び変形は、本
発明の原理を示すためのもので、本発明の視野及び精神
を離れることなく、当業者には様々な修正が考えられ、
実施できることを、理解する必要がある。たとえば、本
発明に従う変調器は、空胴規定層１２ａなしに、形成で
きる。２つのそのような変調器の実施例が、図２０及び
２１に示されている。図２０に示される実施例におい
て、ミリング又はエッチング技術を用いて井戸が形成さ
れ、二酸化シリコン又はアルミニウムといった浸食可能
な材料で満され、急速にエッチング可能な層を、浸食可
能な材料上に堆積し、かつパターン形成し、次に急速に
エッチング可能な層上に薄膜層を堆積させ、パターン形
成する。下の層は先に述べた工程により、除去する。図
２１の実施例において、浸食可能な材料の“島”を基板
上に堆積し、パターン形成し、急速にエッチング可能な
層を浸食可能な材料上に堆積させ、パターン形成し、次
に薄膜層を堆積させ、パターン形成する。下の層は先に
述べたように、除去される。

【００５２】本発明に従う方法の先に述べた実施例で
は、変調器空胴の寸法、すなわち幅又は直径が、精密に
制御できる。しかし、他の実施例において、本発明の方
法は、変調器空胴の寸法に対するそのような精密な制御
が必要ない変調器の形成に、用いることができる。その
ような実施例の１つの工程が、図２２〜２６に示されて
いる。

【００５３】図２２に示されるように、酸化物層４１を
基板１０上に堆積させるか成長させる。次に、酸化物層
４１上に急速にエッチングが可能な層４２ａを、堆積又
は成長させる。この実施例において、酸化物層４１はＬ
ＯＣＯＳ酸化物ではないことに、注意されたい。更に、
先に述べた実施例において、急速にエッチング可能な層
４２ａはＬＯＣＯＳ酸化物４０に比べ、非常に速くエッ
チングされる材料であると述べた。本実施例において、
急速にエッチング可能な層４２ａを形成する材料は、薄
膜１５又は酸化物層４１を浸食しないエッチング液によ
って浸食される材料である。適する材料には、アモルフ
ァスシリコン及び多結晶シリコンが含まれるが、それら
に限定されない。

【００５４】急速にエッチング可能な層４２ａは図２３
に示されるように、所望のようにパターン形成される。
パターン形成された層４２の形及び横方向の寸法は、得
られる変調器空胴の寸法にほぼ等しい。図２４に示され
るように、薄膜形成層１５ａを急速にエッチング可能な
層４２上に堆積させ、パターン形成する。やはり、外側
の薄膜形成層１５ａをとり除いたり、パターン形成する
必要はない。しかし、もしエッチング液が下の層に分配
されるように、孔があるなら、薄膜中にそのような孔１
４が、パターン形成されることは、重要である。もし必
要なら、導電性材料の層３０ａを薄膜１５上に堆積さ
せ、先に述べたように、パターン形成する。

【００５５】次に、得られた変調器を急速にエッチング
可能な層４２をエッチングするのに適したエッチング液
中に置く。急速にエッチング可能な層は、本実施例では
アモルファスシリコン又は多結晶シリコンが好ましい。
適当なエッチング液には、エチレンジアミンピロカテコ
ール、水酸化カリウム、テトラメチルヒドラジン又は硝
酸、フッ化水素酸及び水の混合物が含まれる。当業者に
は周知の濃度で、そのようなエッチング液は層４２を浸
食するが、薄膜１５及び下の酸化物４１は本質的にエッ
チングされないまま残る。急速にエッチング可能な層４
２が除去されるにつれ、図２５に示されるように、横方
向導管４３が形成される。次に、デバイスは先に述べた
ＨＦを基本とするエッチング液のような酸化物層４１を
除去するのに適した第２のエッチング液中に置く。酸化
物層４１が除去されるとともに、図２６に示されるよう
に、間隙２０が形成される。

【００５６】図７〜１９で述べた実施例において、ＬＯ
ＣＯＳ酸化物４０は“エッチング停止”として働く。本
実施例においては、そのようなエッチング停止が無いか
ら、エッチングが薄膜１５の下で横方向に等方的に進む
とともに、薄膜１５は幾分“アンダーカット”されるで
あろう。

【００５７】先に述べたようなガラスが、本実施例にお
いて、急速にエッチング可能な層４２ａとして用いるの
に適していることが、認識されるであろう。もしそうで
あれば、ガラスを除去するために用いられるエッチング
液は、酸化物層を除去しないから、酸化物層４１を除去
するための第２のエッチング工程は必要ない。同様に、
図７〜１９に示された実施例では、急速にエッチング可
能な層として、アモルファスシリコン又は多結晶シリコ
ンを用いてよい。もしそうなら、ＬＯＣＯＳ酸化物４０
を除去するための第２のエッチングが必要になる。

【００５８】本発明は他の方式に修正してもよく、その
二・三について以下に述べる。１つの修正において、急
速にエッチングが可能な材料層を用いて、横方向導管を
形成することは、他の変調器又はエッチングしなければ
ならない領域に、近づける限界がある変調器以外のデバ
イスに、適用できる。特に、その領域がエッチングされ
ている間、そのようなデバイスの他の形状が浸食されや
すいデバイスに、適用できる。たとえば、図２７〜３０
は変調器以外の構造を形成するための本発明に従う方法
の工程を示す。図２７は２つのデバイス層８０及び８
５、及び４つの個別の領域４２にパターン形成された急
速にエッチング可能な材料層を示す。形成される構造の
性質に依存して、より多くの又はより少いデバイス層及
びより多くの又はより少い急速にエッチング可能な材料
の領域４２を使用できることが、認識されるであろう。
図２８に示されるように、領域４２上に更に層９０ａを
堆積させるか成長させる。図２９は層９０にパターン形
成された層９０ａを示す。そのようなパターン形成に
は、もし孔が領域４２を除去するため、エッチング液を
分配する手段であるなら、孔９５の形成が少くとも含ま
れる。図２９は更に、領域４２をエッチング除去するこ
とにより、形成された横方向導管４３を示す。図３０に
おいて、各横方向導管４３下のデバイス層８５の一部
は、エッチング液を横方向導管に分配することにより、
除去される。このように、一連の間隙１００が、構造中
に形成される。先に述べたように、急速にエッチング可
能な層として用いる材料に依存して、領域４２をエッチ
ングするのに用いたものと同じエッチング液を用いて、
層８５はエッチングできる。

【００５９】他の修正において、ここで述べた方法は、
好ましい円形以外の形を有する薄膜を形成するために使
用でき、ここで述べた以外の材料を、変調器の作製に使
用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う変調器の断面図である。

【図２】図１の変調器の上面図である。

【図３】バイアス下における図１及び２の変調器を示す
図である。

【図４】上に空胴規定層を配置させた基板を示す図であ
る。

【図５】図４の装置上に配置された浸食可能な材料層を
示す図である。

【図６】材料層の円形形状をパターン形成するために用
いられるマスクの実施例を示す図である。

【図７】変調器空胴を規定するためパターン形成された
図５の層を示す図である。

【図８】空胴規定層から浸食可能な材料をとり除いた後
の図７の構成を示す図である。

【図９ａ】得られた変調器空胴内の基板を局所的に酸化
した後の図８の構成を示す図である。

【図９ｂ】酸化物成長中、空胴規定層上の応力を最小に
するためパッド酸化物を用いる本方法の別の実施例を示
す図である。

【図１０】図９ａの構成上に配置された急速にエッチン
グ可能な層を示す図である。

【図１１】パターン形成された急速にエッチング可能な
層を示す図である。

【図１２】図１１の構成上に配置された薄膜形成層を示
す図である。

【図１３】薄膜中にパターン形成された薄膜形成層を有
する図１２の構成を示す図である。

【図１４】図１３の構成の上面図である。

【図１５】構成の最上部上に配置された導電性材料の層
を示す図である。

【図１６】適切にパターン形成された導電性材料を示す
図である。

【図１７】パターン形成された導電層を示す図１６の構
成の上面図である。

【図１８ａ】急速にエッチング可能な層を酸化された基
板上に堆積していない実施例中で、エッチングされる酸
化基板を示す図である。

【図１８ｂ】急速にエッチング可能な層を酸化基板上に
堆積した好ましい実施例中でエッチングされる酸化基板
を示す図である。

【図１９】急速にエッチング可能な層及び酸化された基
板が除去され、本発明に従う変調器を形成する図１６の
構成を示す図である。

【図２０】本発明に従う変調器の別の実施例を示す図で
ある。

【図２１】本発明に従う変調器の更に別の実施例を示す
図である。

【図２２】本発明に従う方法の別の実施例において、基
板上に配置された酸化物層及び急速にエッチング可能な
層を示す図である。

【図２３】横方向導管を形成するのに適した形にパター
ン形成された急速にエッチング可能な層を示す図であ
る。

【図２４】パターン形成された急速にエッチング可能な
層上に配置された薄膜層を示す図である。

【図２５】急速にエッチング可能な層が除去されるとと
もに形成される横方向導管を示す図である。

【図２６】薄膜及び基板間に間隙を生じる除去される酸
化物層を示す図である。

【図２７】別々の領域に材料がパターン形成される第１
及び第２のデバイス層及び第２のデバイス層上に配置さ
れた急速にエッチング可能な材料を示す図である。

【図２８】急速にエッチング可能な材料の領域上に配置
された第３のデバイス層を示す図である。

【図２９】第３のデバイス層中にパターン形成された孔
及び急速にエッチング可能な材料の領域が除去されると
ともに形成される横方向導管を示す図である。

【図３０】各横方向導管の下の第２のデバイス層の部分
がエッチングされるとともに、第２及び第３のデバイス
層間に形成される間隙を示す図である。

【符号の説明】

１微小機械変調器、変調器２光信号１０基板１１層、パッドオキサイド１２、１２ａ空胴規定層、層１４孔１５、１５ａ薄膜、薄膜形成層１６領域１８半径１９縁２０間隙２１変調器空胴、光空胴２３領域２９電圧源３０、３０ａ層、導電層３１接触３５層、材料３７マスク３８円形領域３９領域４０ＬＯＣＯＳ酸化物４１酸化物層４２、４２ａ層、領域４３横方向導管８０デバイス層８５デバイス層９０、９０ａ層９５孔１００間隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デニススタンレイグレイウォールアメリカ合衆国 08889 ニュージャーシィ，ホワイトハウスステーション，サウスライランドロード９ (72)発明者ジェームスエー．ウォーカーアメリカ合衆国 07728 ニュージャーシィ，フリホールド，プランテーションドライヴ４ (72)発明者バーナードユアクアメリカ合衆国 07060 ニュージャーシィ，プレインフィールド，エッジウッドアヴェニュー 1011

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板；光信号を受け、基板の第１の領域
上で、間隙と、変調器空胴を規定する周囲を有する第１
の領域を規定する空間だけ分離され、変調器空胴の周囲
の本質的な部分と重なる薄膜；及び薄膜及び基板にバイ
アス信号を供給するデバイスを含み、バイアス信号が無いとき、薄膜は第１の位置をもち、間
隙は第１の大きさをもち、バイアス信号がある時、薄膜
は第２の位置に移動し、間隙は第２の大きさをもち、第
１又は第２の位置の１つにおいて、薄膜及び基板が受け
た光信号は、薄膜及び基板から、本質的に反射されず、
他方の位置において、光信号の本質的な部分が、薄膜及
び基板から反射される光信号を変調するための微小機械
変調器。
【請求項２】薄膜は円形である請求項１記載の変調
器。
【請求項３】薄膜は更に、振動を抑えるのに物理的に
適した複数の孔を含む請求項１記載の変調器。
【請求項４】孔は相互に分離され、変調器の品質係数
が約０．７ないし約０．８の範囲にあるような直径を有
する請求項３記載の変調器。
【請求項５】変調器空胴は式ｄ＝２〔（Ｐｈ²）／
（１２πμ_effｆ）〕^0.5に従うように、気体で満さ
れ、孔は相互に分離され、上式においてＰは気体の圧
力、ｈは薄膜及び基板間の間隙の大きさ、ｆは微小機械
変調器の自然共振周波数、μ_effは実効気体粘性であ
り、実効気体粘性は、μ_eff＝μ／｛１＋〔６（２−
σ）λ／σｈ）｝で与えられ、σは適合係数、λは気体
の平均自由行程である請求項５記載の変調器。
【請求項６】孔は薄膜と基板間の間隙の大きさの約２
倍ないし約４倍の範囲の直径を有し、孔の直径は孔間の
間隔の約３分の１が最大である請求項３記載の変調器。
【請求項７】孔は約２ミクロンないし約５ミクロンの
範囲の直径を有し、最も近い孔から約１０ないし約３０
ミクロン離れている請求項３記載の変調器。
【請求項８】複数の孔が薄膜の中央に配置された領域
の縁の外側に配置され、その領域は光信号を受けるため
の光学窓を規定する請求項３記載の変調器。
【請求項９】光学窓は直径が約２５ないし約６０ミク
ロンの範囲にある請求項８記載の変調器。
【請求項１０】薄膜上に配置された導電層を更に含む
請求項１記載の変調器。
【請求項１１】導電層はアルミニウム、金、インジウ
ム・スズ酸化物、クロム／金、チタン／金、アモルファ
スシリコン、多結晶シリコン及びシリサイドから成る類
から選択される材料で形成される請求項１０記載の変調
器。
【請求項１２】 (a) 基板及び薄膜間に間隙を作るた
めの手段を形成する工程； (b) 工程（ａ）で形成された手段上に、薄膜を形成す
る工程；及び (c) 横方向導管を形成し、工程（ａ）の手段を除去す
る工程を含む微小機械変調器の形成方法。
【請求項１３】工程（ａ）は更に、 (i) 変調器空胴を規定する工程；及び (ii) 変調器空胴内の基板及び薄膜間に、間隙を作るた
めの手段を形成する工程を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】工程（ｂ）は薄膜中に孔を形成する工
程を更に含む請求項１２記載の方法。
【請求項１５】工程（ｃ）は更に、薄膜形成前に、工
程（ａ）において形成された手段の最上部上に、急速に
エッチング可能な材料の層を堆積させることを含む請求
項１２記載の方法。
【請求項１６】工程（ｃ）は更に、急速にエッチング
可能な材料を急速にエッチングするエッチング液を供給
することを含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】エッチングにより、間隙を作る手段も
除去される請求項１６記載の方法。
【請求項１８】工程（ｂ）は更に、薄膜中に孔を形成
する工程を含み、工程（ｃ）は更に、薄膜中の孔を通し
てエッチングすることを含む請求項１６記載の方法。
【請求項１９】 (a) 適切に準備された基板上に空胴
規定層を、堆積させる工程； (b) 変調器空胴になる領域を規定する所望の形に、空
胴規定層をパターン形成し、領域中の基板から空胴規定
層を除去する工程； (c) 領域中の基板を酸化する工程； (d) 工程（ｃ）の酸化された基板上に、急速にエッチ
ング可能な層を堆積させる工程； (e) 急速にエッチング可能な層をパターン形成する工
程； (f) パターン形成された急速にエッチング可能な層上
に、薄膜形成層を堆積させる工程； (g) 薄膜形成層をその中に孔が形成される薄膜にパタ
ーン形成する工程；及び (h) 急速にエッチング可能な層及び酸化された基板を
除去する工程を含む微小機械変調器の作製方法。
【請求項２０】基板；基板の一部分の上に支持された
薄膜；間隙を形成し、基板の一部分上に薄膜を支持する
手段；及び間隙の形成に役立つ横方向導管を形成するの
に適した層を含む微小機械変調器形成のための構成。
【請求項２１】間隙を形成するための手段は、基板の
一部分内に形成された酸化物である請求項２０記載の構
成。
【請求項２２】横方向導管を形成する手段は、急速に
エッチング可能な材料層である請求項２０記載の構成。
【請求項２３】材料はリンシリケートガラス、ホウ素
リンシリケートガラス、リンテトラオルトシリケート、
ホウ素リンテトラオルトシリケート、プラズマ促進化学
気相堆積シリコン窒化物又はシリコン酸化物及びスピン
オンガラスから成る類から選択される請求項２２記載の
構成。
【請求項２４】材料はアモルファスシリコン又は多結
晶シリコンである請求項２２記載の構成。
【請求項２５】基板はシリコンで、薄膜はシリコン窒
化物である請求項２２記載の構成。
【請求項２６】 (a) 第１の層上に急速にエッチング
可能な層を形成する工程； (b) 急速にエッチング可能な層上に、第２の層を形成
する工程； (c) 急速にエッチング可能な層に第１のエッチング液
を供給し、導管を形成する工程；及び (d) 導管を通し、第１の層に、第１のエッチング液又
はもし第１の層が第１のエッチング液でエッチングされ
なければ、第２のエッチング液を供給し、領域を除去
し、パターンを形成する工程を含み、導管はもしそれが
存在しない場合に可能であるより、はるかに速く第１の
層がエッチングされるように、第１又は第２のエッチン
グ液を供給する、パターンを形成するためにエッチング
しなければならない第１の層の領域へ接近することが限
定された構造中のパターン形成方法。
【請求項２７】工程（ａ）は更に、急速にエッチング
可能な層を、パターンを形成するのに適した大きさ及び
形状にパターン形成することを含む請求項２６記載の方
法。
【請求項２８】工程（ｂ）は更に、第２の層中に孔を
形成し、それによってエッチング液が急速にエッチング
可能な層に供給されることを含む請求項２６記載の方
法。
【請求項２９】急速にエッチング可能な層の形成工程
は、リンシリケートガラス、ホウ素リンシリケートガラ
ス、リンテトラオルトシリケート、ホウ素リンテトラオ
ルトシリケート、プラズマ促進化学気相堆積シリコン窒
化物又はシリコン窒化物及びスピンオンガラスから成る
類から選択された材料の層を形成することを含む請求項
２６記載の方法。
【請求項３０】急速にエッチング可能な層を形成する
工程は、アモルファスシリコン又は多結晶シリコンから
成る類から選択された材料の層を形成することを含む請
求項２６記載の方法。